En présentiel.

Présidente du jury :     

Dr. Karine VAN DONINCK, Professeure, Université libre de Bruxelles (Bruxelles, Belgique), lauréate d'une ERC Consolidator Grant.

Rapporteurs/trices :                     

• Dr. Marie-Nöelle ROSSO, DR INRAE, Directrice d’unité BBF INRAE - Aix-Marseille Universités (Marseille, France)
• Dr. Christophe MOUGEL, DR INRAE, Chef adjoint du département INRAE Santé des Plantes et Environnement, IGEPP (Rennes, France)                       

Examinateurs/trices :

• Dr. Laura EME, CR CNRS, Université Paris Saclay (Paris, France), lauréate d'une ERC Starting Grant.
• Dr. Samuel MONDY, Ingénieur de recherche Responsable de la plateforme Genosol, INRAE Bourgogne-Franche-Comté (Dijon, France)

Co-directeur/trice de Thèse :

• Dr. Marc BAILLY-BECHET, Maître de conférences, co-responsable du parcours Bio-Info-Maths du Master SV, Université Côte d’Azur (Nice, France)
• Dr. Mathilde CLÉMENT, Responsable R&D, société MYCOPHYTO, (Biot, France)

Directeur de Thèse :

• Dr. Étienne DANCHIN, DR INRAE, responsable de l'équipe GAME, Institut Sophia Agrobiotech (Biot, France)

Résumé :

Les nématodes phytoparasites (NPP) sont parmi les plus importants ravageurs des cultures et menacent l’approvisionnement alimentaire mondial. Outre la nécessité de comprendre la biologie de ces organismes pour développer de nouvelles stratégies de lutte, ces nématodes sont fascinants en termes d'évolution génomique. Le parasitisme des plantes a évolué plusieurs fois indépendamment chez les nématodes selon des processus évolutifs convergents. Il semble que tous les NPP aient acquis des gènes bactériens et fongiques par transferts horizontaux de gènes (THG). Certains des gènes acquis horizontalement sont impliqués dans des fonctions parasitaires essentielles comme la dégradation des parois cellulaires des plantes ou l’assimilation des nutriments provenant des plantes. Cependant, plusieurs questions majeures restent encore en suspens concernant l’origine de ces gènes, leur distribution dans les génomes et la chronologie des événements d’acquisition. La plupart des NPP vivent dans le sol; nous pouvons donc supposer que ces gènes proviennent des micro-organismes telluriques. Cependant, la sous-représentation de ces micro-organismes dans les librairies de séquences généralistes a probablement limité les précédentes analyses sur les THG. Pour pallier ce problème, nous avons constitué une bibliothèque de protéines provenant de plus de 6 800 métagénomes du sol disponibles publiquement. Un problème important dans les métagénomes concerne la qualité des données provenant des organismes eucaryotes en raison de l’utilisation d’outils dédiés aux génomes procaryotes. Afin de mieux représenter le pool de gènes présents dans les environnements naturels des NPP, nous avons identifié les contigs eucaryotes et re-prédit les gènes et protéines en utilisant un prédicteur de gènes eucaryotes. Nous avons ainsi obtenu une librairie de protéines fiable et non redondante plus représentative de la biodiversité naturelle du sol. En utilisant cette librairie enrichie en protéines de sol, nous avons effectué une détection de THG sur 18 génomes de NPP du clade Tylenchina. Ces organismes présentent des modes de parasitisme très diversifiés. Après curation manuelle, la proportion de gènes acquis par transferts horizontaux avec confirmation phylogénétique est comprise entre 0,5 et 1,9% des gènes codant pour des protéines. Les THG que nous avons détecté dans les génomes de NPP proviennent principalement de bactéries. Nous avons également observé des THG provenant d'organismes eucaryotes tels que des champignons et pour la première fois des protistes et des plantes. Les taxa les plus représentés parmi les donneurs sont les clades bactériens Burkholderiaceae, Proteobacteria, Actinobacteria, Rhizobiales et fongiques Dikarya qui comprennent de nombreuses espèces vivant dans le sol. L’utilisation de données métagénomiques a permis de préciser l’histoire des THG déjà décrits mais aussi d’identifier des centaines de nouveaux THG. Les prédictions fonctionnelles des THG nouvellement identifiées indiquent une large diversité de fonctions potentielles dont les implications biologiques pourront être plus précisément décrites dans le cadre d’expériences biochimiques. L’intégration de données environnementales dans notre librairie de référence a permis d’étendre la détection des THG et de compléter le catalogue des descendants des potentiels donneurs.    
Mots Clefs :
Métagénomique, transfert horizontal de gènes, micro-organismes, parasites, symbiotes, nématode.